BE1016178A3

BE1016178A3 - Procede et installation pour fabriquer du carburant vert economiquement.

Info

Publication number: BE1016178A3
Application number: BE2004/0432A
Authority: BE
Original assignee: Debailleul Gerard
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2006-04-04
Also published as: EP1797164B1; WO2006029971A3; EP1797164A2; CA2579192A1; WO2006029971A2

Abstract

La présente invention permet de fabriquer de l'éthanol sans aucune énergie extérieure, les ressources énergétiques proviennent du biogaz produit par les déchets de distillation traités en anaérobie, énergie en suffisance dans toutes les capacités, installation intégrée des modules d'éthanolysation et de biométhanisation. La rationalisation du système intégré permet d'envisager l'implantation de cette conception au sein des exploitations agricoles. L'absence d'énergie extérieure permet de développer économiquement la fabricarion du carburant vert éthanol, ce principe permet de faire de l'éthanol avec des produits agricoles plus variés.

Description


  Définition
PROCEDE DE FABRICATION DE CARBURANT VERT ECONOMIQUEMENT La présente invention consiste dans le premier objectif de pouvoir produire de l'éthanol soit du carburant vert pour additions dans l'essence ou additif (modifié en raffinerie) pour faire de l'ETBE, sans faire appel à aucune énergie extérieure. La production d'énergie verte serait obtenue successivement en deux phases principales. La première opération serait de faire de l'éthanol dans un processus rationnel sans additifs chimiques avec des matières agricoles dont la chaîne carbonée contient du sucre, amidon et cellulose.

   La seconde opération serait de traiter en anaérobie les déchets de distillation pour en retirer sous forme de biogaz une autre énergie pour convertir le méthane en électricité et en chaleur, les énergies électricité et chaleur seraient plus que suffisantes au fonctionnement et aux nécessités énergétiques calorifiques pour assurer tout le processus. IL y aurait encore un excédent d'électricité qui pourrait être cédé au réseau de distribution zonal, en CEE selon les particularités des certificats verts, instaurées par les régions.
Les industries classiques sont fortement handicapées par le besoin énergétique important, pour fabriquer de l'éthanol, il faut entre 60 et 80% de l'équivalent pétrole.

   Ce handicap est économique, aussi écologique, cette situation ne contribue pas à étendre une évolution dans la situation actuelle, ce problème ne permet pas d'atteindre les objectifs de développements instaurés par la CEE et aussi dans le monde, ce qui pourrait être attendu dans une réelle nécessité d'un carburant vert de substitution qui malheureusement reste très embryonnaire. Les incidences et les possibilités techniques pour limiter l'énergie fossile sont beaucoup trop faibles. La présente invention permet de palier aux deux difficultés, l'énergie utile devient totalement interne à la matière donc pas de coût d'énergie et de l'énergie fossile en moins.

   Pour l'écologie c'est une limitation de la pollution atmosphérique.
La fabrication de l'éthanol est réservée jusqu'à ce jour à des grandes sociétés, bien souvent internationales, le monde agricole n'a aucune possibilité de faire entendre sa voix, il est entièrement soumis aux règles imposées de prix et de quotas et des longs transports.

   La présente invention en deuxième objectif permet par un processus à investissement modéré dans une technologie intégrée et simple, d'ouvrir la possibilité aux exploitations agricoles d'accéder, d'investir et d'intégrer cette technique dans des petites coopérations d'agriculteurs ou dans des exploitations individuelles de grandes surfaces de culture.
La présente invention a en troisième objectif de pouvoir permettre d'accentuer le développement du carburant vert à base d'éthanol pour favoriser une autonomie aux pays importateurs d'énergie fossile, ce carburant vert ne provoque pas de pollution dans le rejet des échappements de moteur, ce serait donc une contribution sensible de limitation de rejets atmosphérique pour la protection de la couche d'ozone, un meilleur développement de l'énergie durable et renouvelable,

   dans le plein respect du protocole de Kyoto.
Actuellement les industriels de distillation n'emploient que des matières nobles, tels que betteraves sucrières, blé, maïs, canne à sucre, pour faire de l'éthanol dans des conditions économiques avec des interventions et soutiens publics, il est essentiel pour les distilleries actuelles de sélectionner les produits agricoles les plus porteurs, pour titrer un maximum de rentabilité, obligation pour rendre viable l'exploitation de transformation et de compenser le coût élevé de l'énergie.

   La présente invention a un quatrième objectif de permettre de faire de l'éthanol avec des matières plus variées, essentiellement dans une production agricole plus équilibrée toute l'année avec des matières peut-être un peu moins porteuses, mais dans une diversité plus équilibrée pour les terres agricoles, plus logiques selon les saisons, la plus grande partie des produits agricoles sont porteurs de sucre, d'amidon et de cellulose, même les herbes sauvages de jachères et les divers déchets d'agriculture, sauf les plantes oléagineuses. La contenance énergétique des plantes diversifiées aurait peu d'influence sur l'exploitation viable dans la transformation en éthanol selon l'invention, ceci en fonction de l'absence de coût d'énergie dans la totalité du procédé.

   La présente invention permet de récupérer de l'éthanol dans des matières qui ne pourrait pas être acceptées dans les industries actuelles. II y aurait aussi une économie substantielle liée aux frais de conservation par ensilages des matières nobles saisonnières, disposition indispensable pour que l'industrie actuelle puisse avoir un meilleur équilibre annuel et peu de transport.
Depuis quelques années les agriculteurs souffrent, les revenus baissent d'une façon inquiétante, l'agriculture devient une corporation qui doit être soutenue en permanence par les entités gouvernementales, des quotas sont instaurés, en bref un surplus agricole qui ne fait que provoquer la chute des prix donc directement le revenu des agriculteurs.

   Les agriculteurs subissent aussi les fluctuations saisonnières plus brutales avec le réchauffement de la planète, qui dans certains cas mettent en péril la qualité de leurs productions, donc la vente rentable. II est vraiment nécessaire de trouver des nouvelles idées pour que nos pays occidentaux ne deviennent pas une grande jachère, ce qui deviendrait une catastrophe écologique. La présente invention contribue à trouver un revenu garanti et stable aux agriculteurs dans une autre forme de commercialisation de leurs productions. Dans la présente invention, il n'est pas prévu ni utile dans le processus de faire des ajouts d'additifs non biologiques ou autres produits chimiques pour l'hydrolyse enzymatique, la fermentation et la distillation.

   Les déchets de distillation traités en biomethanisation et sortis en tant que digestat, seraient entièrement naturels et pourraient être épandus sur les terres agricoles en tant qu'engrais organique, il s'agirait de restituer à la terre ce que les plantes ont pris sans plus, c'est l'équilibre.
En dernier objectif, la présente invention a été conçue pour ne pas provoquer aucune pollution tout en fabriquant de l'énergie verte, carburant éthanol et électricité. II n'y a aucun rejet toxique dans l'atmosphère, le CO<2>rejeté par les échappements moteurs n'est que le retour du captage des plantes traitées, les eaux sont filtrées dans un système d'osmose inverse, réutilisées dans le process selon utilité, le solde évacué dans les normes imposées de rejet dans les circuits publics.

   Le digestat avec les sels minéraux en épandage sur les terres agricoles n'est qu'une restitution du prélèvement des plantes, le cercle écologique est bouclé avantageusement.
En objectif complémentaire, cette possibilité permet de greffer et d'intégrer des modules de fabrication d'éthanol selon l'invention de principe dans des industries en excès d'énergie calorifique, en particulier les incinérateurs, dans ce cas les déchets de distillation sont soit transférés dans un centre de biomethanisation classique le plus proche ou directement en épandage agricole. Bien entendu ce concept n'est possible que dans la possibilité d'une production agricole compatible et suffisante dans une proximité.

   II peut en être de même sur les installations de biomethanisation classiques, traitement de la boue biologique urbaine, déchets organiques ménagers, effluents d'animaux, la biomethanisation classique se trouve souvent dans un problème de valorisation de chaleur. La procédure de biomethanisation reprise dans le schéma est de caractère classique procédure continue, condition de traitement liquide ou semi-solide sous anaérobie en température mésophyle ou thermophyle principe en un seul réacteur ou multiples si des grandes capacités, en métal émaillé à l'intérieur, digestion anaérobie +/- 10 jours, la présente invention peut s'adapter à toutes les autres procédures de biomethanisation anaérobie, II s'agit donc d'une organisation complémentaire par l'ajout d'une procédure de fabrication d'éthanol intégrée.
Selon le schéma :

   1 Préparation broyage des matières transformation en soupe, transfert par 2 vers réacteur d'hydrolysation 3 Le réacteur d'hydrolysation enzymatique sous température mesophyle, ensuite démarrage de la fermentation avec les levures type brasserie sous température ambiante et exothermique, séjour de la fermentation 2 à 4 jours selon matières, transfert par 4 vers les cuves de fermentation en alternance 5 Quatre cuves de fermentation, séjour de la matière 8 à 12 jours selon matières, transfert par 6 en alternance vers la centrifugation
7 Centrifugation, transfert des solides par 8 vers biomethanisation 21 , transfert des liquides vers osmose inverse par 9
10 Module d'osmose inverse membranes vibrantes, transfert du concentra 11 en retour vers la centrifugation 7, transfert des liquides vers la distillation 12
13 Colonne de distillation simple te courte,

   transfert de l'eau par 14 vers la cuve à eau
15, transfert du liquide distillé par 16, vers la pervaporation 17.
17 Pervaporation, fin de la fabrication d'éthanol, transfert de l'eau par 18 vers la cuve à eau 15, transfert de l'éthanol vers la cuve de stockage 20. 20 Réservoir éthanol produit fini dans l'attente de livraison client.
21 Réacteur de biomethanisation, température thermophyle, séjour des matières minimum 10 jours, transfert du digestat par 22 vers le dispositif de traitement de digestat 23, transfert par 24 dans la cuve de stock engrais, transfert du biogaz par canal 26 vers électricité.

   25 Cuve de stockage d'engrais en attente de livraison pour épandage agricole.
27 Electricité, moteurs générateurs, transfert des gaz d'échappement et eau des radiateurs des moteurs par 28, aménagement chaleur, transfert électricité sur le réseau 29
30 Chaleur, chaudière de tube de fumée pour récupérer la chaleur des gaz, passage dans chaudière de l'eau des radiateurs, échangeur de refroidissement des gaz, fabrication de vapeur, transfert par 31 vers vapeur
32 Vapeur, module d'aménagement de température vapeur selon besoin, transfert par
33 vers eau chaude, alimentation en vapeur 110[deg.]C par 34 vers la distillation 13
35 Eau chaude, aménagement par échangeur des températures utiles de l'eau, transfert d'eau chaude à 80[deg.]C par 36, vers la pervaporation 17, transfert d'eau chaude à 55[deg.]C par 37 vers le réacteur de biomethanisation 21 ,

   transfert d'eau chaude à 35[deg.]C par 38 vers le réacteur d'hydrolysation 3.
39 Alimentation en eau froide du réacteur de biomethanisation pour aménagement de siccité 40 Evacuation de l'eau industrielle en surplus

Claims

Revendications

1) Procédé permettant de fabriquer de l'éthanol, carburant vert, avec des matières agricoles et déchets d'agriculture, caractérisé dans une conception d'unité industrielle intégrée permettant de traiter après la fabrication d'éthanol les déchets de distillation en anaérobie, pour en retirer du biogaz converti en électricité et chaleur en suffisance pour l'autonomie de tout le processus et dans toutes les capacités.

2) Par ce procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il permet de fabriquer l'éthanol carburant vert dans une situation favorable, de bilan économique en raison de l'absence de coût d'énergie extérieure, il en découle une possibilité supplémentaire de développer ce type de carburant écologique, dans l'objectif de production d'énergie durable et renouvelable, d'aider les pays importateurs d'énergie fossile à être plus indépendants et dans la réduction des émissions de carburation automobile dans le respect du protocole de Kyoto.

3) Cette conception intégrée, selon la revendication 1 et 2, caractérisée dans la simplicité du système, sans énergie extérieure, exploitable dans toutes les capacités ce qui permet à ce dispositif d'être implanté au sein des exploitations agricoles dans des grandes surfaces de culture ou dans des coopérations.

4) Procédé suivant l'une des quelconques de revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que ce système permet de faire de l'éthanol avec une plus grande variété de plantes et de déchets agricoles dans une rentabilité très acceptable, même si les contenances des chaînes carbonées des matières sont un peu plus faibles que les produits nobles saisonniers tels que betteraves sucrières, blé, pommes de terre, canne à sucre, de permettre une agriculture dans une variété de possibilités plus étendues, étalées sur un plus grand nombre de mois de l'année.

5) Procédé suivant l'une des quelconques revendications de 1 à 4, caractérisé en ce que la déontologie des modules intégrés d'éthanolysation et de biomethanisation groupé dans un seul procédé sur un cheminement de procédure simple, sans produits chimiques, selon la description dans la page 3 de la définition et du schéma, détail des équipements et de leurs connections indiqués de 1 à 40. D'autres formes de procédures peuvent être envisagées dans des conceptions et modules différents, tout en restant dans l'esprit de la présente revendication.

6) Procédé suivant l'une des quelconques revendications de 1 à 5, caractérisé en ce que le processus de fabrication d'éthanol incorpore dans la chaîne de fabrication, des technologies récentes et efficaces telles que le module osmose inverse à membranes empilées mises en vibration par l'action d'un excentrique, formation par frottement d'un effet électrostatique de rejet qui empêche le colmatage des membranes par les particules, également la pervaporation, technique moins imposante et moins coûteuse que la distillation par colonnes multiples, solution beaucoup plus rationnelle.

7) Procédé, caractérisé sur l'idée principale et le procédé de récupérer l'énergie calorifique de bien la valoriser en faisant de l'éthanol par greffe des modules dans les industries en surplus ou/et en mauvaise valorisation de la chaleur, le plus souvent perdue, en particulier les incinérateurs, fours industriels et la biomethanisation classique de boues, déchets ménagers, effluents agricoles et autres organiques